徐邁 北京航空航天大學(xué)教授

受訪者供圖

無(wú)論是當(dāng)年的3G，還是現(xiàn)在的5G，它們都是信息基礎(chǔ)設(shè)施，就像“高速公路”。如果這條“高速路”上沒(méi)有與之匹配的“車”，即沒(méi)有合適的媒介內(nèi)容，就成了大材小用。而我和團(tuán)隊(duì)所做的基于感知的視頻編碼研究，就是為“高速路”制造出規(guī)格合適的“車”。

2006年，在英國(guó)帝國(guó)理工學(xué)院攻讀博士學(xué)位的徐邁買到了自己的第一部3G手機(jī)。那時(shí)，中國(guó)還沒(méi)有3G網(wǎng)絡(luò)，徐邁想搶先在異國(guó)體驗(yàn)一下，卻發(fā)現(xiàn)常用的多媒體業(yè)務(wù)無(wú)法在3G網(wǎng)運(yùn)行，導(dǎo)致使用體驗(yàn)和2G基本無(wú)異，于是他果斷選擇了退貨。

前不久，以北京航空航天大學(xué)教授身份獲得第二十四屆中國(guó)科協(xié)求是杰出青年成果轉(zhuǎn)化獎(jiǎng)的徐邁，在談起這段往事時(shí)說(shuō)：“無(wú)論是當(dāng)年的3G，還是現(xiàn)在的5G，它們都是信息基礎(chǔ)設(shè)施，就像‘高速公路’。如果這條‘高速路’上沒(méi)有與之匹配的‘車’，即沒(méi)有合適的媒介內(nèi)容，就成了大材小用。而我和團(tuán)隊(duì)所做的基于感知的視頻編碼研究，就是為‘高速路’制造出規(guī)格合適的‘車’?！?/p>

經(jīng)過(guò)二十余年的深耕，這位在5G多媒體領(lǐng)域取得了諸多研究成果的“造車匠”，近日向科技日?qǐng)?bào)記者介紹了自己的學(xué)術(shù)經(jīng)歷和研究成果。

喜歡科研探索帶來(lái)的興奮感

1999年，徐邁考入北京航空航天大學(xué)，選擇了通信工程專業(yè)?！斑x擇這個(gè)專業(yè)的理由很簡(jiǎn)單，就是因?yàn)樗浅；?。加上我本?lái)就喜歡工科，這個(gè)選擇就是順理成章?！彼貞浀馈?/p>

完成本科學(xué)業(yè)后，徐邁又在清華大學(xué)攻讀了碩士學(xué)位。碩士畢業(yè)時(shí)，徐邁面臨人生中一個(gè)重要選擇：是去公司工作、還是做科研繼續(xù)讀博？和許多畢業(yè)生一樣，徐邁無(wú)法立刻做出決定，為此他還咨詢了清華大學(xué)教授張林。

張林從自身經(jīng)驗(yàn)出發(fā)告訴徐邁：如果他想從事創(chuàng)造性的工作，繼續(xù)讀博就是合適的選擇。

徐邁喜歡科研探索帶來(lái)的興奮感，最終決定前往帝國(guó)理工學(xué)院攻讀博士學(xué)位。在倫敦讀博期間，他得到了人工智能和機(jī)器視覺(jué)領(lǐng)域?qū)＜椰旣悂啞け说敏數(shù)闹笇?dǎo)。畢業(yè)之后，徐邁回到清華大學(xué)從事博士后科研工作，開(kāi)始在基于感知的視頻編碼技術(shù)領(lǐng)域深耕。

選擇這一方向，源于徐邁一直秉持的原則：搞科研要面向國(guó)家重大需求?！敖鉀Q國(guó)家、社會(huì)急需解決的問(wèn)題，自然更容易取得成果，以及更大的社會(huì)效益?！彼f(shuō)。

回顧自己的科研生涯，徐邁最想感謝的人，就是給予他學(xué)術(shù)方向指導(dǎo)的導(dǎo)師們。此外，徐邁還特別感激時(shí)代和社會(huì)給他的機(jī)遇。

讓算法模擬人眼處理信息的方式

時(shí)間回到2G時(shí)代——2003年。那時(shí)，曾有位技術(shù)專家大膽預(yù)言，未來(lái)某一天人們可以用手機(jī)觀看網(wǎng)絡(luò)視頻。當(dāng)時(shí)，許多人都將其視為異想天開(kāi)。然而，在近二十年后的今天，觀看短視頻、網(wǎng)上直播已經(jīng)成為人們?nèi)粘Ｉ畹囊徊糠帧?/p>

“這就是從2G時(shí)代到5G時(shí)代最直觀的變化?！毙爝~解釋道，“‘道路’拓寬了，路上跑的‘車’也就不一樣了。最初是文字，后來(lái)有了可以下載的視頻，然后是流媒體，如今是短視頻和直播……基礎(chǔ)設(shè)施的升級(jí)為媒介形態(tài)的翻新提供了可能性，‘路’和‘車’齊頭并進(jìn)，這就是通信技術(shù)發(fā)展的基本脈絡(luò)?！?/p>

信息通信技術(shù)的進(jìn)步，帶來(lái)了更快的網(wǎng)速和更大的帶寬容量，但人們的需求也在與日俱增。在5G時(shí)代，人們不僅希望收看超高清視頻，還開(kāi)始暢想多視角乃至全景式沉浸體驗(yàn)。此外，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，接入網(wǎng)絡(luò)的用戶也越來(lái)越多。在這些需求面前，如果不能控制好“車”的大小、數(shù)量，即使是5G這樣寬闊的“路”也會(huì)不夠用。

徐邁及其團(tuán)隊(duì)成員的主要工作，就是通過(guò)節(jié)省碼率、降低復(fù)雜度，用智能計(jì)算方法控制視頻的大小。讓同等清晰度的視頻“體積”更小，或讓同等“體積”的視頻更清晰。

在過(guò)去十年的技術(shù)攻關(guān)中，徐邁帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)成員建立起視頻計(jì)算與通信融合新架構(gòu)，節(jié)省碼率超60%、降低復(fù)雜度超50%。他結(jié)合案例向記者介紹，一家中等規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)視頻公司，只要節(jié)省10%的碼率，就可以節(jié)約上千萬(wàn)元的帶寬租用成本，此外更加流暢、清晰的視頻體驗(yàn)也會(huì)為該公司贏得更多用戶。

此外，基于感官的視頻編碼，即通過(guò)算法模仿人類感知系統(tǒng)節(jié)約視頻碼率，也是徐邁團(tuán)

隊(duì)的研究方向之一。“目前研究思路有兩個(gè)，一是讓算法模擬人類的視覺(jué)處理系統(tǒng)，通過(guò)預(yù)測(cè)人的關(guān)注點(diǎn)，模糊關(guān)注點(diǎn)以外的信息，從而減少視頻信息負(fù)載；二是讓算法模擬人類的先驗(yàn)知識(shí)，即通過(guò)結(jié)構(gòu)信息構(gòu)建完整圖像的能力?！毙爝~介紹道。

“有研究表明，人類視網(wǎng)膜上神經(jīng)節(jié)細(xì)胞的視覺(jué)傳輸帶寬約為8兆。人眼用這么少的帶寬，就可以傳輸如此豐富的信息，這和人類視覺(jué)處理系統(tǒng)的機(jī)理是分不開(kāi)的。我們的目標(biāo)就是讓算法向人類學(xué)習(xí)，模擬人眼的信息處理方式，從而大大降低視頻的信息負(fù)載?！毙爝~總結(jié)道。

重視對(duì)學(xué)生的培養(yǎng)和幫助

作為一名大學(xué)老師，徐邁不僅要搞科研還要帶學(xué)生。徐邁在學(xué)生時(shí)代曾得到過(guò)眾多老師的幫助，而今自己成為一名教師，他十分重視對(duì)學(xué)生的培養(yǎng)和幫助。

“學(xué)生申請(qǐng)到了好學(xué)校，比我當(dāng)初自己申請(qǐng)成功還開(kāi)心?！毙爝~感慨道。

回憶起自己曾指導(dǎo)過(guò)的多位碩士研究生，徐邁說(shuō)，他們都具有很強(qiáng)的科研能力，其中有人前往牛津大學(xué)、帝國(guó)理工學(xué)院、蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院等國(guó)際名校繼續(xù)深造，也有人在中國(guó)科學(xué)院等國(guó)內(nèi)科研機(jī)構(gòu)或頭部互聯(lián)網(wǎng)公司工作，而且已有多位學(xué)生成為科研院所或商業(yè)公司的骨干人才。

徐邁回憶道，自己曾推薦一位學(xué)生出國(guó)讀博，后來(lái)他收到了來(lái)自這位學(xué)生的博士生導(dǎo)師的感謝信，信中肯定了該學(xué)生的科研和學(xué)習(xí)能力，這件事讓徐邁充滿了成就感。

“我一個(gè)人的力量有限，只能帶領(lǐng)一支團(tuán)隊(duì)做事。但如果我能培養(yǎng)出一批人，讓他們都帶領(lǐng)自己的團(tuán)隊(duì)去服務(wù)國(guó)家戰(zhàn)略需求、社會(huì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)，就等于把我工作的意義擴(kuò)大了十倍、百倍。”徐邁說(shuō)。

目前，在多媒體領(lǐng)域，我國(guó)的技術(shù)開(kāi)發(fā)、標(biāo)準(zhǔn)制定處于世界領(lǐng)先水平，但是在基礎(chǔ)理論方面和發(fā)達(dá)國(guó)家還有一定差距。徐邁認(rèn)為，這一短板可能會(huì)造成我國(guó)在技術(shù)迭代中處于被動(dòng)位置?！霸趯?lái)的科研工作中，人才培養(yǎng)、基礎(chǔ)研究都是重中之重。要想讓‘信息高速公路’保持暢通、先進(jìn)，需要一代代科研人員的薪火相承與不斷奮斗。”他說(shuō)。

孫明源